(57)【要約】      （修正有）【課題】クラッチを用いず、登はん補助機を作動させること。【解決手段】減速モータで駆動する太陽ギヤと遊星ギヤを用い、これに連動して左右に振れる支持アームを設け、この振れの両端にストッパを設けた。さらに上記遊星ギヤに固定した作動ロッドに連動する支持ロッドをもうけ、これにより脚の屈伸を図るようにした登はん補助機。【選択図】図１
2005147383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
登山などで急坂を登る場合に、脚力の補助として人体に装着する機械。
【請求項２】
減速モータで駆動する太陽ギヤと、これに連動する遊星ギヤを設ける。さらに、これに連動して左右に振れる支持アームを設け、この振れの両端にストッパを設けた、請求項１記載の登はん補助機。
【請求項３】
上記遊星ギヤに固定した作動ロッドに連動する支持ロッドをを設け、これにより脚の屈伸を計るようにした、請求項２記載の登はん補助機。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、登山などで急坂を登る場合、脚力の補助として利用する、小型、軽量、低廉な機械に関する。
【背景技術】
【０００２】  このような用途では、動力源として電池で駆動する小型モータが便利である。しかし、大きなな減速比を持つギヤダウンが必要になり、未使用時は、脚からの逆方向の力に対して強い抵抗を生じる。そのため、従来は、クラッチを用いて伝導を切断し、自由を計って来た。しかし、クラッチを用いることは、かなり不便が伴う。すなわち、機械的クラッチは、操作が面倒である。便利な電磁クラッチは、脚力に対応するためには比較的大型になり、重量、価格、消費電力などで不満が多い。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  以上のように、このような小型補助機械では、クラッチを設けること自体が不満である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  上記の問題点を解決するため、一切クラッチを用いない方式を提供する。そのため、太陽ギヤと遊星ギヤ、および、支持アームと二箇所の単純なストッパを併用する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】  図１，２，３に示すように、作動部１０は、減速モータ１１、第一ギヤ１２、第二ギヤ１３（アイドルギヤ）、第三ギヤ１４、第四ギヤ１５（第三ギヤと一体の太陽ギヤ）、第五ギヤ１６（遊星ギヤ）、支持アーム１７（上下一対）、作動ロッド１８、支持ロッド１９、スライドベアリング２０、第一ストッパ２１、第二ストッパ２２、第二ストッパ２３、上部軸２４、上部軸受２５、下部軸受２６、下部軸２７、調節ナット２８などから成り、装着部３０は、連結板３１、第一ベルト３２、第二ベルト３３などから成る。【０００６】  以上の対称的装置を左右一対用意し、連結板３１で結合する。連結板３１は、弾性金属板を心にした革ベルト類で、ひざ裏側は、この変形に充分対応できるようにスポンジ類が入っている。これらをひざ上の太もも付近に装着し、それぞれの減速モータ１１で同時に作動させる。
【実施例】
【０００７】  図２，３，４は、作動状態を示す。図４の基本位置（Ａ）の時、すなわち、脚が真っすぐ伸び、アーム１７と作動ロッド１８が、ほぼ、一直線の状態では、脚を屈伸すると、作動ロッド１８に関連するアーム１７は、太陽、遊星ギヤ１５，１６により、第一、第二ストッパ２１，２２間を自由に移動できる。この振れ角αは、脚部の振れ角βに対応する。図の場合、α約７０°に対し、β約９０°が得られる。これは、通常の登はんでは通用する値であり、歩行では充分である。もちろん、もっと大にも設計できる。【０００８】  図４の基本位置（Ａ）で電源を入れて見る。図５の電気回路図に示す、切り替えスイッチＳＷ２の目盛りは、Ａｕ（自動）にする。すなわち、リミットスイッチＬＳ１（ＮＣ）は、切れているので作動しない。ここで、脚を曲げるとアーム１７は、第二ストッパ２２から離れ、ＬＳ２は切れる。一方、支持ロッド１９も第三ストッパ２３から離れ、ほぼ同時にＬＳ１が入るが、遊びを利用して、ＬＳ２よりやや遅れるように調節しておく。この時点で、減速モータ１１は、タイムリレーＴのＮＣ接点を介して逆転する（ここで、逆転とは、脚を曲げる方向で、モータ自体の回転方向を意味しない。正転とは、伸ばす方向とする）。脚を登はん角度に応じた位置で止めると、アーム１７は、一旦離れた第二ストッパ２２の方向に移動する。図４の（ａ）は、移動直前を示す。アーム１７が第二ストッパ２２に達するとＬＳ２が入る。リレーは、ホールドされ、同時にモータは、正転側に切り替わる。リレー用表示灯ＰＬ２が点灯し、アーム１７は、直ちに、第一ストッパ２１側に移動始めるが、この間作動ロッド１８は、作用しない。（ｂ）のように、アーム１７が第一ストッパ２１で停止すると、（ｃ）のように、作動ロッド１８が支持ロッド１９に作用し脚を伸ばす。すなわち、登はん動作が開始する。これは、脚の伸び切った（ｃ）の状態で停止する。ＳＬ１は切れ、リレーを解除、ＰＬ２も消灯する。ここで、任意の時間休んで、再び脚を曲げる。この二回目以後の曲げ動作は、理論的には、大きな抵抗を受けるはずだが、ギヤのバックラッシュやその他の遊びで容易に曲がり、ＬＳ１は、軽く入る（これは、試作品で確かめてある）。アーム１７は、再び、逆方向に移動する。この間、脚は、任意の曲げ角を取れる。アーム１７は、再び、第二ストッパ２２に達し、モータを正転させ、第一ストッパ２１側に移動する。すなわち、前述の動作を繰り返す。これが、目盛りＡｕ（自動）の動作である。ここで、角α（約７０°）の振れ時間を１秒程度に設計しておくと、連続では、最少約２秒間隔で動作ができる。さらに、タイムリレーを、０〜５秒程度の時間可変型にすれば便利である。なお、約７０°で１秒は、１回転約５秒となる。これは、１２ＲＰＭとなり、小型モータでも充分トルクが得られるが、安全のため脚力以下に設計し、脚にモータを追従させる。そのため、過電流制限回路を具えておく。さらに便利を計るため、ＳＷ２に、目盛りＳＡ（半自動）、Ｍ（手動）が設けてある。ＳＡは、押しボタンスイッチＳＷ３（ＳＡ）を、登はん動作で変化の多い筋肉類（例えば、ひざ裏）付近に設置する。すなわち、その場所に力が入ると作動する。Ｍは、ＳＷ４（Ｍ）を指先で��作する。危険な場所などで、微妙に入切ができる。【０００９】  ここで、一つの問題が発生する。図４の（ｃ）の状態で電源を切ると、アーム１７は、動けなくなり、脚の自由歩行ができない。従って、切断時は、基本位置（Ａ）に戻す必要がある。これを行うのが、目盛りＦＳ（自由位置停止）である。ＳＷ２に連動するＬＳ３が入り、リレーのＮＣ接点を介し、モータＭ１、Ｍ２は、逆転する。アーム１７は、第二ストッパ２２に達し、ＬＳ２が入り、リレーは、正転に切り替わるが、モータ回路は切れているので、アーム１７は、（Ａ）状態で停止したままになる。すなわち、自由歩行ができる。ただし、リレーは、ホールドされたままなので、長時間歩行の場合は、電源を切り、電力の節約を計る必要がある。もし、動作の途中で誤って電源を切った場合は、ＦＳにして、入れれば良い。なお、下部軸２７は、専用靴に固定してあるが、周知の方法で、着脱式（図示せず）にすると便利である。調節ナット２８で、個人差に応じて支持ロッド１９の長さを、ある程度調節式にする。大きな個人差に対しては、一般に準じて、大、中、小などを用意する。【００１０】  この発明は、以上のように、登はん動作の補助ばかりでなく、自転車の補助として利用できる。この場合は、内側の支持ロッド１９が、クランクに当たらぬよう逃げのある構造（図示せず）にする。また、個人差により異なる下死点を合わせるため、ＬＳ１とストッパ２３を調節式にしておく。上死点に関しては、目盛りＡｕ（自動）は、不都合が発生する場合もあるので、ＳＡ（半自動）、またはＭ（手動）が無難である。なお、腕装着型にして、腕力の補助としても利用できる。以上のように、実用的に極めて効果のある発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】作動部の側面図である。
【図２】この装置全体の側面図である。
【図３】この装置全体の正面図である。
【図４】この装置の動作を示す図である。
【図５】この装置の電気回路図である。
【符号の説明】
１０  作動部                            ２６  下部軸受
１１  モータ                            ２７  下部軸
１２  第一ギヤ                          ２８  調節ナット
１３  第二ギヤ
１４  第三ギヤ                          ３０  装着部
１５  第四ギヤ（太陽ギヤ）              ３１  連結板
１６  第五ギヤ（遊星ギヤ）              ３２  第一ベルト
１７  アーム                            ３３  第二ベルト
１８  作動ロッド
１９  支持ロッド
２０  スライドベアリング
２１  第一ストッパ
２２  第二ストッパ
２３  第三ストッパ
２４  上部軸
２５  上部軸受
【図１】
2005147383.tif 000003
【図２】
2005147383.tif 000004
【図３】
2005147383.tif 000005
【図４】
2005147383.tif 000006
【図５】
2005147383.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成15年11月24日(2003.11.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】補正の内容のとおり
【補正方法】変更
【補正の内容】
2005147383.tif 000008
2005147383.tif 000009
2005147383.tif 000010
2005147383.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成16年3月17日(2004.3.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】手続補正書
【補正対象項目名】手続補正１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
減速モータで駆動する太陽ギヤと、これに連動する遊星ギヤを設ける。さらに、これに連動して左右に振れるアームを設け、この振れの両端にストッパを設けた、請求項１記載の登はん補助機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】手続補正書
【補正対象項目名】手続補正２
【補正方法】追加
【補正の内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するため、一切クラッチを用いない方式を提供する。そのため、太陽ギヤと遊星ギヤ、および、アームと二箇所の単純なストッパを併用する。


【手続補正３】
【補正対象書類名】手続補正書
【補正対象項目名】手続補正３
【補正方法】追加
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１，２，３に示すように、作動部１０は、減速モータ１１、第一ギヤ１２、第二ギヤ１３（アイドルギヤ）、第三ギヤ１４、第四ギヤ１５（第三ギヤと一体の太陽ギヤ）、第五ギヤ１６（遊星ギヤ）、アーム１７（上下一対）、作動ロッド１８、支持ロッド１９、スライドベアリング２０、第一ストッパ２１、第二ストッパ２２、第三ストッパ２３、上部軸２４、上部軸受２５、下部軸受２６、下部軸２７、調節ナット２８などから成り、装着部３０は、連結板３１、第一ベルト３２、第二ベルト３３などから成る。


【手続補正４】
【補正対象書類名】手続補正書
【補正対象項目名】手続補正４
【補正方法】追加
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】  図４の基本位置（Ａ）で電源を入れて見る。図５の電気回路図に示す、切り替えスイッチＳＷ２の目盛りは、Ａｕ（自動）にする。すなわち、リミットスイッチＬＳ１（ＮＣ）は、切れているので作動しない。ここで、脚を曲げるとアーム１７は、第二ストッパ２２から離れ、ＬＳ２は切れる。一方、支持ロッド１９も第三ストッパ２３から離れ、ほぼ同時にＬＳ１が入るが、遊びを利用して、ＬＳ２よりやや遅れるように調節しておく。この時点で、減速モータ１１は、タイムリレーＴのＮＣ接点を介して逆転する（ここで、逆転とは、脚を曲げる方向で、モータ自体の回転方向を意味しない。正転とは、伸ばす方向とする）。脚を登はん角度に応じた位置で止めると、アーム１７は、一旦離れた第二ストッパ２２の方向に移動する。図４の（ａ）は、移動直前を示す。アーム１７が第二ストッパ２２に達するとＬＳ２が入る。リレーは、ホールドされ、同時にモータは、正転側に切り替わる。リレー用表示灯ＰＬ２が点灯し、アーム１７は、直ちに、第一ストッパ２１側に移動始めるが、この間作動ロッド１８は、作用しない。（ｂ）のように、アーム１７が第一ストッパ２１で停止すると、（ｃ）のように、作動ロッド１８が支持ロッド１９に作用し脚を伸ばす。すなわち、登はん動作が開始する。これは、脚の伸び切った（ｃ）の状態で停止する。ＬＳ１は切れ、リレーを解除、ＰＬ２も消灯する。ここで、任意の時間休んで、再び脚を曲げる。この二回目以後の曲げ動作は、理論的には、大きな抵抗を受けるはずだが、ギヤのバックラッシュやその他の遊びで容易に曲がり、ＬＳ１は、軽く入る（これは、試作品で確かめてある）。アーム１７は、再び、逆方向に移動する。この間、脚は、任意の曲げ角を取れる。アーム１７は、再び、第二ストッパ２２に達し、モータを正転させ、第一ストッパ２１側に移動する。すなわち、前述の動作を繰り返す。これが、目盛りＡｕ（自動）の動作である。ここで、角α（約７０°）の振れ時間を１秒程度に設計しておくと、連続では、最少約２秒間隔で動作ができる。さらに、タイムリレーを、０〜５秒程度の時間可変型にすれば便利である。なお、約７０°で１秒は、１回転約５秒となる。これは、１２ＲＰＭとなり、小型モータでも充分トルクが得られるが、安全のため脚力以下に設計し、脚にモータを追従させる。そのため、過電流制限回路を具えておく。さらに便利を計るため、ＳＷ２に、目盛りＳＡ（半自動）、Ｍ（手動）が設けてある。ＳＡは、押しボタンスイッチＳＷ３（ＳＡ）を、登はん動作で変化の多い筋肉類（例えば、ひざ裏）付近に設置する。すなわち、その場所に力が入ると作動する。Ｍは、ＳＷ４（Ｍ）を指先で操作する。危険な場所などで、微妙に入切ができる。


【手続補正５】
【補正対象書類名】手続補正書
【補正対象項目名】手続補正５
【補正方法】追加
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2005147383.tif 000012